Il rilievo 3D dei Beni Culturali: principi operativi e moderne tecniche Cristiana Achille 5 febbraio 2014 TECNICHE di RILEVAMENTO - Geodesia - Topografia - Cartografia - Fotogrammetria Formano il complesso delle discipline che hanno il comune scopo della conoscenza e della rappresentazione della Terra, dal suo complesso più vasto al suo più piccolo particolare Il rilievo 3D dei Beni Culturali • • • • Metodologie di rilievo 3D Casi studio Conclusioni Speditivo Dettagliato Non troppo costoso Ripetibile. Il rilievo 3D dei Beni Culturali: principi operativi e moderne tecniche Pianta a quota 98 metri 2D Pianta a quota 75 metri Pianta a quota 65 metri VS 3D Metodologie di rilievo 3D Stazione Totale Laser Scanner Fotogrammetria IMG Num. Punto Est Nord Quota Hz 100 200 100.000 118.279 100.000 123.304 10.000 5.611 100‐300 100.0000g 200‐300 379.6825g 300 400 500 125.980 112.356 92.741 100.000 82.099 83.286 12.678 22.048 17.298 300‐400 241.4165g 400‐500 303.8470g 500‐200 36.1610g 600 700 85.394 76.124 71.786 80.657 19.470 13.844 400‐600 276.7380g 600‐700 342.6000g 800 85.667 106.640 5.157 700‐800 22.4080g Metodologie di rilievo 3D Metodo passivo di tipo Image‐based Metodo attivo di tipo Range‐based Immagini Scansioni Processo di ogni singolo dataset Registrazione e integrazione tra i dataset Modello finale Approccio generale della modellazione real based. Laser Scanner Fotogrammetria IMG Processo generale teorico molto simile ma metodologie diverse. Eventuale georeferenzazione Eventuale scalatura Metodologie di rilievo 3D Il rilievo 3D dei Beni Culturali Oggetti con dimensioni variabili (da piccole o medie a estese) Oggetti normalmente complessi: decorati o estremamente decorati presenza di sottosquadri, oggetti a tutto tondo. Oggetti con superfici che presentano spesso difficoltà intrinseca di acquisizione. Oggetti non maneggiabili, non spostabili, a volte difficilmente raggiungibili Risolve il problema del rilievo estensivo e/o speditivo (ma accurato!!!) velocizzando notevolmente i tempi di acquisizione e permettendo il rilievo di oggetti difficilmente rilevabili con altre metodologie. Il rilievo 3D dei Beni Culturali Casi studio Caso dell’apparato decorativo del Duomo di Milano. Caso dei ritrovamenti archeologici venuti alla luce durante gli scavi della Metropolitana di Napoli Formazione: Le summer school del Politecnico di Milano • • • • Speditivo Dettagliato Non troppo costoso Ripetibile. L’apparato decorativo e strutturale del Duomo di Milano Progetto di ricerca: Rilievo tridimensionale della Grande Guglia del Duomo di Milano Base a supporto dei lavori di restauro Obiettivo: Modello 3D real based Base per lo smontaggio e il rimontaggio dei conci di marmo Base per simulazioni statiche e dinamiche della struttura Catalogo (3D e fotografico) di tutti i “pezzi” Estrazione automatica di sezioni, profili, piante Visualizazione per l’utilizzo museale, diffusione, valorizzazione… L’apparato decorativo e strutturale del Duomo di Milano …da fare manualmente!!! Obiettivo: Modello 3D real based Obiettivo: completezza del modello generale Restituzione di piccole decorazioni Obiettivo: completezza del modello generale Per poter completare ogni singolo modello sono necessari circa 60/70 foto ad oggetto. Impossibile da fare manualmente!!! Impensabile da fare con metodi range based!! 80 elementi!! Statue Image based approach Tempo di acquisizione 1h Laser Tempo di acquisizione ci rca 25 ore Minolta Range 7 Foto = 236 Punti (nuvola pulita) = 920.000 Tempo di elaborazione: 10h Foto = 79 Punti = 9.138.000 Facce = 18.270.000 Tempo di elaborazione: 5h Scansioni = 178 Punti modello grezzo = circa 200 milioni Punti modello post elaborato= 17.208.000 Tempo di elaborazione: 4h Statue 1mm ‐1mm Points Mesh Nurbs Elementi molto complessi e di grandi dimensioni 7 6 5 4 Integrazione di due approcci fotogrammetrici diversi: • restituzione fotogrammetrica delle parti più lineari • modellazione automatica dei decori. 3 2 1 Circa 100‐120 immagini per ogni parte= 700 immagini per ogni singola guglia (h=6,07m) Elementi strutturali da ricostruire 2) Nuvola di punti Fotogrammetrica Estratta da circa 15 foto 3) Modello 3D in scala 1:1 1) Foto dell’elemento (circa 20) 0,0121 m 0,0025 m ‐ 0,0121 m 4) Confronto numerico e geometrico tra il modello 3D e la nuvola di punti La Madonnina del Duomo di Milano Statua in rame sbalzato (34 lastre) e dorato alta circa 4,58 metri Posta a 104 metri di altezza Presenza temporanea di un ponteggio con piano di calpestio all’incirca alla base della statua Breve tempo a disposizione per le acquisizioni Ponteggio con vibrazioni dovuti ai lavori nei piani sottostanti Vento ‘’Oggetto’’ estremamente grande per scansioni con triangolatore o similari. Impossibile utilizzare scanner terrestri tipo (TOF) Approccio Image Based Superficie lucida e dorata: presenza di notevoli riflessioni Esposta alla luce del sole • • 458 foto (5760 x 3840) 11 blocchi fotogrammetrici I ritrovamenti archeologici: gli scavi della Metropolitana di Napoli Dimensione area: Richieste: 700 m2 Edificio termale(A) 1360 m2 fondale (B) Ortofoto dell’edificio termale Ortofoto di ogni muro Modello 3D dell’edificio termale Modello 3D di ogni singolo muro DSM di ogni unità stratigrafica Tempo richiesto per ogni campagna (max 150 m2 ): max 2 giorni (rilievo ed elaborazione) A B 1800 m2 A B Il test è stato condotto in due modi: ‐ Senza nessuna informazione aggiuntiva ed intervento esterno ‐ Aggiungendo 25 GCP +0,015 m ‐0,015 m 0.005 Le differenze più alte sono dovute a : i) La mancanza di dato laser ii) Piccoli avanzamenti nello scavo tra i due rilievi. 15 mm di differenza sono dovuti a i) La scelta di creare il modello a bassa risoluzione modalità sicuramente sufficiente per il fine ultimo di produrre l’ortofoto.) 85% < 0.015 m +0,005 m +0,003 m ‐0,003 m 95% < 0.003 m MODELLO CON TEXTURE ELABORATO GRAFICO PROSPETTO 3151_NO 21/02/2013 Casi studio Caso dell’apparato decorativo del Duomo di Milano. Caso dei ritrovamenti archeologici venuti alla luce durante gli scavi della Metropolitana di Napoli Formazione: Le summer school del Politecnico di Milano CONOSCERE PER CONSERVARE NEMI 2010‐2011‐2012‐2013‐2014 Direttori: Nora Lombardini – Cristiana Achille Progetti per le aree archeologiche Rilievo 3D, Diagnosi, Progetto L’area archeologica del tempio di Diana – Nemi LABORATORIO DEI LUOGHI 2012‐2013‐2014 Direttori: Francesco Fassi – Cristiana Achille – Ken Marquard Il complesso di Ghesc. Storia, rilievo, evoluzione. Summer School: Il rilievo per i Beni Culturali Metodologie di rilievo 3D: fotogrammetria aerea L’area archeologica del tempio di Diana – Nemi Number of images: 360 Flying altitude: 27.9502 m Ground resolution: 0.00657669 m/pix Metodologie di rilievo 3D L’area archeologica del tempio di Diana – Nemi Laser Scanner Misuro tanti angoli e distanze Metodologie di rilievo 3D: fotogrammetria close range L’area archeologica del tempio di Diana – Nemi L’area archeologica del tempio di Diana – Nemi GHESC •Posizionamento dei target •Realizzazione eidotipi di riferimento • • • • • Pulizia della nuvola di punti Registrazione delle scansioni Geo-referenziazione al sistema di riferimento locale adottato Realizzazione di elaborati 2D a partire dalla nuvola di punti Creazione del modello 3D ELABORAZIONE DEI DATI Legenda Dilavamento Distacco Vegetazione Infestazione biologica Grazie per l’attenzione! Carlo Monti Cristiana Achille Francesco Fassi Luigi Fregonese Alessandro Mandelli Chiara Monti Stefano Parri Fabrizio Rechichi Politecnico di Milano dip. A.B.C. Laboratorio 3D SURVEY GROUP Via Ponzio, 31 ‐ 20133 Milano Tel +39 02 2399 6516 LARIFO Laboratorio di RIlievo e FOtogrammetria Polo Territoriale di Mantova Piazza d'Arco 3 ‐ 46100 Mantova Tel +39 02 2399 7056 http://www.sitech‐3dsurvey.polimi.it
© Copyright 2024 ExpyDoc
